具扩散阻障层及抗侵蚀层的多层涂层制造技术

一种用于制品的表面的多层涂层包含扩散阻障层和抗侵蚀层。扩散阻障层可以是氮化物膜，包括、但不限于TiNx、TaNx、Zr3N4和TiZrxNy。抗侵蚀层可以是稀土氧化物膜，包括、但不限于YF3、Y2O3、Er2O3、Al2O3、ZrO2、ErAlxOy、YOxFy、YAlxOy、YZrxOy和YZrxAlyOz。扩散阻障层和抗侵蚀层可利用薄膜沉积技术沉积于制品的表面上，包括、但不限于ALD、PVD和CVD。

Multilayer coating with diffusion barrier and corrosion resistant layer

A multilayer coating for the surface of the product comprises a diffusion barrier layer and an anti erosion layer. The diffusion barrier layer can be nitride film, including, but not limited to, TiNx, TaNx, Zr3N4 and TiZrxNy. The corrosion resistant layer may be a rare earth oxide film including, but not limited to, YF3, Y2O3, Er2O3, Al2O3, ZrO2, ErAlxOy, YOxFy, YAlxOy, YZrxOy and YZrxAlyOz. Diffusion barrier layers and corrosion resistant layers can be deposited on the surface of products using thin film deposition techniques, including, but not limited to, ALD, PVD and CVD.

【技术实现步骤摘要】
具扩散阻障层及抗侵蚀层的多层涂层本申请是申请日为2017年7月14日、申请号为“201780002518.0”、专利技术名称为“具扩散阻障层及抗侵蚀层的多层涂层”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开的实施例涉及当作扩散阻障且作为抗侵蚀涂层的多层涂层、用于形成多层涂层的方法和涂覆有多层涂层的处理腔室部件。
技术介绍
各种制造工艺会使半导体处理腔室部件暴露于高温、高能等离子体、腐蚀性气体混合物、高应力和上述组合。这些极端条件可能侵蚀腔室部件、腐蚀腔室部件、导致腔室部件材料扩散到基板，及提高腔室部件对缺陷的易感性。在这种极端环境中，期望减少缺陷及改善部件的抗侵蚀、腐蚀与扩散性。用保护涂层涂覆半导体处理腔室部件是减少缺陷及延长耐久性的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例涵盖多层涂层。多层涂层可包含选自由TiNx、TaNx、Zr3N4和TiZrxNy所组成群组的扩散阻障层。多层涂层可进一步包含选自由YF3、Y2O3、Er2O3、Al2O3、ZrO2、ErAlxOy、YOxFy、YAlxOy、YZrxOy和YZrxAlyOz所组成群组的抗侵蚀层。抗侵蚀层可覆盖扩散阻障层。在一些实施例中，本文公开了一种用于形成多层涂层的方法。方法包括将扩散阻障层沉积至制品的表面上。扩散阻障层可利用第一沉积工艺沉积，第一沉积工艺选自由原子层沉积、物理气相沉积和化学气相沉积所组成的群组。扩散阻障层选自由TiNx、TaNx、Zr3N4和TiZrxNy所组成的群组。方法进一步包括将抗侵蚀层沉积至扩散阻障层上。抗侵蚀层可利用第二沉积工艺沉积，第二沉积工艺选自由原子层沉积、物理气相沉积和化学气相沉积所组成的群组。抗侵蚀层选自由YF3、Y2O3、Er2O3、Al2O3、ZrO2、ErAlxOy、YOxFy、YAlxOy、YZrxOy和YZrxAlyOz所组成的群组。在一些实施例中，本专利技术涵盖经涂覆的处理腔室部件。经涂覆的处理腔室部件包含具有表面的处理腔室部件及涂覆于表面上的多层涂层。在某些实施例中，多层涂层可包含选自由TiNx、TaNx、Zr3N4和TiZrxNy所组成群组的扩散阻障层。在某些实施例中，多层涂层可进一步包含选自由YF3、Y2O3、Er2O3、Al2O3、ZrO2、ErAlxOy、YOxFy、YAlxOy、YZrxOy和YZrxAlyOz所组成群组的抗侵蚀层。抗侵蚀层可覆盖扩散阻障层。附图说明在所附附图中作为示例而非限制描绘了本公开，在各附图中以相同的附图标记代表相仿的元件。应注意本文提及的“一”或“一个”实施例不必然指称同一实施例，而是指至少一个。图1图示处理腔室的一个实施例的截面图。图2图示根据本专利技术的实施例的可应用到各种原子层沉积(ALD)技术的沉积机制。图3图示根据本专利技术的实施例的可应用到各种化学气相沉积(CVD)技术的沉积机制。图4图示根据本专利技术的实施例的可应用到各种物理气相沉积(PVD)技术的沉积机制。图5示出根据实施例的用于在制品上形成多层涂层的方法。图6A示出根据本专利技术的实施例的经涂覆的腔室部件，具有具完整组分层的扩散阻障层和具完整组分层的抗侵蚀层。图6B示出根据本专利技术的实施例的经涂覆的腔室部件，具有具完整组分层的扩散阻障层和互相扩散的抗侵蚀层。图6C示出根据本专利技术的实施例的经涂覆的腔室部件，具有互相扩散的扩散阻障层和具完整组分层的抗侵蚀层。图6D示出根据本专利技术的实施例的经涂覆的腔室部件，具有互相扩散的扩散阻障层和互相扩散的抗侵蚀层。具体实施方式本文关于多层涂层描述了实施例，多层涂层包括当作扩散阻障层的氮化物层和当作抗腐蚀和/或侵蚀层的稀土氧化物或氟化物层。层可利用薄膜沉积技术沉积，诸如ALD、CVD和PVD。氮化物层可由诸如TiN、TaN和Zr3N4等成分形成。扩散阻障层可防止腔室部件内的元素在基板处理期间扩散到基板表面。在一些实施例中，扩散阻障层可防止腔室部件内的金属(诸如铜)在基板处理期间扩散到基板表面。扩散阻障层有助于防止腔室部件的化学成分污染基板。抗侵蚀或腐蚀层可以是由诸如Al2O3、Y2O3、ZrO2、YF3和Er2O3等成分形成的多组分层。抗腐蚀和/或侵蚀层可沉积至扩散阻障层上，以防止扩散阻障层和下层腔室部件在存在于处理腔室中的腐蚀性气体或等离子体环境中遭侵蚀或腐蚀。薄膜沉积技术有助于获得具有简单与复杂几何形状(具有孔和大深宽比)的腔室部件的基本均匀厚度的共形涂层。具底薄膜扩散阻障层与顶薄膜抗侵蚀或腐蚀层的多层堆叠可最小化处理晶片的基于扩散的污染及处理晶片的基于脱落粒子的污染。扩散阻障层可密封下层制品，制品经涂覆而免于污染扩散(例如金属污染，诸如铜)，而抗侵蚀或腐蚀层可保护制品与扩散层免遭处理气体和/或等离子体环境侵蚀和/或腐蚀。图1是根据本专利技术的实施例的半导体处理腔室100的截面图，半导体处理腔室100具有涂覆有多层涂层的一或多个腔室部件。处理腔室100可用于其中提供具等离子体处理条件的腐蚀性等离子体环境的工艺。例如，处理腔室100可以是用于等离子体蚀刻器或等离子体蚀刻反应器、等离子体清洗器等的腔室。可包括多层涂层的腔室部件的示例包括具复杂形状与大深宽比孔的腔室部件。一些示例性腔室部件包括基板支撑组件148、静电卡盘(ESC)150、环(例如处理套环或单环)、腔壁、基底、气体分配盘、喷淋头、气体管线、喷嘴、盖、衬垫、衬垫套组、防护板、等离子体屏幕、流量均衡器、冷却基底、腔室观察孔、腔室盖等。多层涂层可利用ALD工艺、CVD工艺、PVD工艺或上述组合施用，此将详述于后。ALD、CVD和PVD允许厚度相对均匀的共形薄膜涂层施用于所有类型的部件，包括具复杂形状与大深宽比孔的部件，此将参照图2至图4进一步详述于后。如图所示，根据一个实施例，基板支撑组件148具有多层涂层136。然而，应理解任何其他腔室部件也可涂覆有多层涂层，诸如喷淋头、气体管线、静电卡盘、喷嘴等。在一个实施例中，处理腔室100包括腔室主体102和喷淋头130，用以围住内部容积106。喷淋头130可包括喷淋头基底和喷淋头气体分配盘。或者，在一些实施例中，喷淋头130可用盖与喷嘴取代。腔室主体102可由铝、不锈钢或其他适合材料制成。腔室主体102通常包括侧壁108和底部110。任一喷淋头130(或盖和/或喷嘴)、侧壁108和/或底部110可包括多层涂层。外衬垫116可设置邻接侧壁108，以保护腔室主体102。外衬垫116可由多层涂层制成和/或涂覆有多层涂层。排气口126可定义于腔室主体102中，且可将内部容积106耦接至泵系统128。泵系统128可包括一或多个泵和节流阀，用以排空及调节处理腔室100的内部容积106内的压力。喷淋头130可支撑在腔室主体102的侧壁108上。喷淋头130(或盖)可打开以允许进出处理腔室100的内部容积106，并可于关闭时为处理腔室100提供密封。气体面板158可耦接至处理腔室100，以经由喷淋头130或盖与喷嘴提供处理和/或清洗气体至内部容积106。喷淋头130被用于针对电介质蚀刻(介电材料蚀刻)所使用的处理腔室。喷淋头130包括气体分配盘(GDP)133，其具有遍及GDP13的多个气体输送孔132。喷淋头130可包括接合至铝基底或阳极化铝基底的GDP133。GDP133可由Si(硅)或SiC(碳化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层涂层，包含：扩散阻障层，选自由TiNx、TaNx、Zr3N4和TiZrxNy所组成的群组；及抗侵蚀层，包含YZrxOy，其中所述抗侵蚀层覆盖所述扩散阻障层。

【技术特征摘要】
2016.07.15 US 62/362,936;2017.07.11 US 15/646,6021.一种多层涂层，包含：扩散阻障层，选自由TiNx、TaNx、Zr3N4和TiZrxNy所组成的群组；及抗侵蚀层，包含YZrxOy，其中所述抗侵蚀层覆盖所述扩散阻障层。2.如权利要求1所述的多层涂层，其中所述扩散阻障层具有范围从10nm至100nm的厚度，并且其中所述抗侵蚀层具有至多1微米的厚度。3.如权利要求1所述的多层涂层，其中所述多层涂层能耐受从20℃至450℃的温度循环而不会破裂。4.一种用于形成多层涂层的方法，包含：将扩散阻障层沉积至制品的表面上，其中所述扩散阻障层利用第一沉积工艺沉积，所述第一沉积工艺选自由原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)所组成的群组，其中所述扩散阻障层选自由TiNx、TaNx、Zr3N4和TiZrxNy所组成的群组；及将抗侵蚀层沉积至所述扩散阻障层上，其中所述抗侵蚀层利用第二沉积工艺沉积，所述第二沉积工艺选自由ALD、PVD和CVD所组成的群组，其中所述抗侵蚀层包含YZrxOy。5.如权利要求4所述的方法，其中所述第一沉积工艺和所述第二沉积工艺都是ALD、都是PVD或都是CVD。6.如权利要求4所述的方法，其中所述扩散阻障层是TiNx，其中所述扩散阻障层经由ALD或CVD由至少一种Ti前驱物沉积，所述Ti前驱物选自由双(二乙基氨基)双(二甲基氨基)钛(IV)、四(二乙基氨基)钛(IV)、四(二甲基氨基)钛(IV)、四(乙基甲基氨基)钛(IV)、溴化钛(IV)、氯化钛(IV)和叔丁醇钛(IV)所组成的群组。7.如权利要求4所述的方法，其中所述扩散阻障层是TaNx，其中所述扩散阻障层经由ALD或CVD由至少一种Ta前驱物沉积，所述Ta前驱物选自由五(二甲基氨基)钽(V)、氯化钽(V)、乙醇钽(V)和三(二乙基氨基)(叔丁基亚胺基)钽(V)所组成的群组。8.如权利要求4所述的方法，其中：所述扩散阻障层是TiZrxNy；所述扩散阻障层经由ALD或CVD由至少一种Ti前驱物和至少一种Zr前驱物沉积；所述至少一种Ti前驱物选自由双(二乙基氨基)双(二甲基氨基)钛(IV)、四(二乙基氨基)钛(IV)、四(二甲基氨基)钛(IV)、四(乙基甲基氨基)钛(IV)、溴化钛(IV)、氯化钛(IV)和叔丁醇钛(IV)所组成的群组；及所述至少一种Zr前驱物选自由溴化锆(IV)、氯化锆(IV)、叔丁醇锆(IV)、四(二乙基氨基)锆(IV)、四(二甲基氨基)锆(IV)和四(乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·芬威克，邬笑炜，J·Y·孙，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US